響應面法優化陜西產重樓多糖提取工藝*

劉蕓,趙鵬,宋逍,王昌利

(1.陜西中醫學院附屬醫院藥劑科,咸陽 712046；2.陜西中醫學院藥學院,咸陽 712046)

·藥物制劑與藥品質量控制·

響應面法優化陜西產重樓多糖提取工藝*

劉蕓1,趙鵬2,宋逍2,王昌利2

(1.陜西中醫學院附屬醫院藥劑科,咸陽 712046；2.陜西中醫學院藥學院,咸陽 712046)

目的 優化陜西產重樓多糖的提取工藝和條件。方法采用單因素實驗,以陜西產重樓多糖提取率為評價指標,通過響應面分析方法確定陜西產重樓多糖最佳提取工藝和條件。結果陜西產重樓多糖最佳工藝條件:提取溫度92℃,提取時間2.6 h,液料比15(mL∶g),平均提取率為3.22%。結論優化的陜西產重樓多糖提取工藝條件可行。

重樓,陜西產;多糖;響應面優化法;提取

陜西產重樓是百合科植物七葉一枝花[Paris polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara]的干燥根莖[1],又名金線重樓、螺螄七、七葉一枝花等,是著名的“太白七藥”之一。陜西產重樓具有清熱解毒、消腫鎮痛等功效,現代藥理研究表明其具有抗腫瘤、止咳平喘、止血等作用[2-3]。目前對于重樓的活性成分研究主要集中在皂苷、黃酮、植物甾醇等方面[4-7],鑒于多糖是中藥材中普遍存在的活性成分之一,具有免疫調節、抗腫瘤、降血糖、降血脂、抗衰老等藥理作用[8],在保健食品和醫療藥品開發方面具有廣闊的前景。有關陜西產重樓多糖的提取工藝研究筆者尚未見報道,故應用響應面優化法對陜西產重樓多糖的提取工藝進行了優化研究。

1 材料與儀器

1.1 材料 重樓購自西安市萬壽路中藥材批發市場,產地為陜西省寶雞市眉縣,經陜西中醫學院宋逍副教授鑒定為百合科植物七葉一枝花[Paris polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara]的干燥根莖。實驗用葡萄糖對照品(中國食品藥品檢定研究院,批號: 110833-200503)、無水乙醇、硫酸、苯酚均為分析純。

1.2 儀器 電子天平(梅特勒-托利多有限責任公司)；EYELA旋轉蒸發儀(上海愛朗儀器有限公司)；SHZ-D(Ⅲ)循環水式真空泵(鞏義市予華儀器有限責任公司)；紫外-可見分光光度計(日本島津公司)。

2 方法與結果

2.1 陜西產重樓多糖提取工藝流程 見圖1所示,將干燥的陜西產重樓粉碎,過孔徑0.250 mm(60目)篩。用無水乙醇對重樓顆粒進行脫脂處理,脫脂后的重樓按照一定的料液比加水,加熱浸提2次,過濾,濾液按生藥體積比1∶1濃縮,濃縮液加無水乙醇至終濃度為80%,靜置過夜后抽濾,真空干燥濾餅,可得陜西產重樓粗多糖。

2.2 重樓多糖含量與提取率 多糖含量的測定按照文獻[9]報道的苯酚-硫酸法并稍作調整,精密稱取干燥至恒重的葡萄糖對照品10 mg,置100 mL量瓶中,加水溶解并稀釋至刻度,搖勻,即得葡萄糖對照品溶液。準確量取上述對照品溶液1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 mL,分別置10 mL量瓶中,再分別取0.5 mL置試管中,加濃硫酸5 mL和5%苯酚1 mL,在波長490 nm處測定吸光度(A值),進行線性回歸,標準曲線為:A=0.010 3C+0.000 4,r=0.999 1,濃度線性范圍為0～50 μg·mL-1。

多糖提取率的計算用下式:

2.3 陜西產重樓多糖提取工藝條件優化實驗 利用Box-Behnken響應面法,對重樓多糖的提取工藝進行優化研究。在單因素的基礎上,確定提取次數為2次,以多糖提取率為指標,對多糖的提取溫度、液料比及提取時間進行優化研究,確定陜西產重樓多糖的最優提取工藝條件。實驗因素和水平設計見表1。

表1 實驗因素水平表Tab.1 Factors and levels of the experiment

2.4 響應面優化實驗結果與多糖提取率預測方程對陜西產重樓多糖的提取先進行了單因素實驗,分別考察了提取溫度、提取時間、液料比及提取次數對陜西產重樓多糖提取率的影響。結果表明,提取溫度、時間及液料比均對提取率有顯著影響,而提取次數影響不顯著,因此對上述3個有顯著影響的因素按照表1的設計方案,用Box-Behnken響應面法進行優化實驗,總計有17組實驗方案組合,其中的12組是析因實驗,5組是中心點實驗,用來評估整個優化實驗出現的誤差。結果見表2,3。

表2 Box-Behnken優化實驗設計方案與結果Tab.2 Optimization and results of Box-Behnken

采用Design-Expert 7.01版軟件對響應面優化實驗得到的結果進行研究,結果見表3,按照各因素對實驗結果的影響進行二次方程擬合,得到下式:

由表3的分析結果可以看出,回歸方程的F值為168.92,其顯著水平遠遠低于0.05,說明利用響應面法擬合得到的實驗模型顯著性高,按照擬合模型得到的回歸方程,考察其因變量與自變量之間的線性相關系數后發現,r=16.91/16.93=0.998 8,表明用該數學模型來評估各相關因素對重樓多糖的提取率的影響比較真實可靠。從表3的方差分析結果可以看出,響應面治療組合的各單因素中對重樓多糖提取率的結果均有顯著影響,對其影響最大的是提取溫度,其次為提取時間,液料比無明顯的影響。

2.2 等高線圖和響應面圖分析 通過響應面優化實驗分析可以得到相應的響應面圖。響應面圖可以直觀地反映各單因素對重樓多糖提取率的影響以及各單因素之間交互影響的強弱關系。實驗結果見響應面曲面圖及等高線圖2～4。

表3 方差分析Tab.3 Analysis of variance

圖2 時間與液料比對多糖提取率的交互影響Fig.2 Interation of time and ratio of water to material on polysaccharide yeild

圖3 時間與溫度對多糖提取率的交互影響Fig.3 Interation of time and temperature on polysaccharide yeild

圖4 液料比與溫度對多糖提取率的交互影響Fig.4 Interation of ratio of water to material and temperature on polysaccharide yeild

從圖2～4可以直觀地看出:溫度對陜西產重樓多糖提取率的影響最大,其描繪得到的曲線較為陡峭；其次是提取時間的影響,其曲線相對于溫度而言,相對平滑一些；影響最小的是液料比,其曲線平滑,反映出的數值變化不大。對回歸方程求一階導數[10-11],計算得到X1=0.22,X2=0.13,X3=0.49。按照回歸模型預測的熱水浸提法提取陜西產重樓多糖的最優工藝條件是提取溫度為92.2℃,提取時間為2.57 h,液料比為14.98(mL∶g),在此工藝條件下,預測提取得到陜西產重樓多糖提取率為3.26%。根據實驗結果從實際工藝操作方便考慮,微調提取的最佳工藝條件為提取溫度為92℃,提取時間為2.6 h,液料比為15 (mL∶g),在此工藝條件下重復操作3次,陜西產重樓多糖的平均提取率為3.22%,實驗值與預測值基本相符。

3 討論

采用Box-Behnken響應面法對陜西產重樓多糖的提取工藝進行了優化研究,得到了和實驗結果擬和程度較高的數學模型和較優的陜西產重樓多糖提取工藝條件。研究結果對陜西產重樓多糖提取工藝的放大研究、多糖分離純化以及結構解析、藥理實驗等研究,均具有一定的參考價值。

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DOI 10.3870/yydb.2014.09.028

Optimization for Extracting Polysaccharide from Paris polyphylla Smith var.chinensis (Franch.)Hara in Shaan'xi by Response Surface Method

LIU Yun1,ZHAO Peng2,SONG Xiao2,WANG Chang-li2
(1.Department of Pharmacy,Affiliated Hospital of Shanχi University of Traditional Chinese Medicine,Xianyang 712046,China;2.School of Pharmacy,Shan'Xi University of Traditional Chinese Medicine,Xianyang 712046,China)

Objective To select the optimum extracting method of polysaccharide fromParis polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi.MethodsThe optimum extraction technology and condition were determined by using response surface methodology and single factor experiment,with the extraction ratio of polysaccharides fromParis polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi as indicator.ResultsThe optimum extraction condition for the polysaccharides was as follows:extracting at 92℃for 2.6 h and with the liquid to solid ratio of 15(mL∶g).The average extraction yield of polysaccharide was 3.22%under the optimum extraction condition.ConclusionThe method is suitable for the extraction and determination of polysaccharides fromParis polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi.

Paris polyphyllaSmith var.chinensis(Franch.)Hara in Shaan'xi;Polysaccharides;Response surface methodology optimization;Extraction

R282.71；TQ460.6

B

1004-0781(2014)09-1212-04

2013-11-12

2014-01-07

*陜西省教育廳重點實驗室資助項目(09JS014)

劉蕓(1966-),女,陜西咸陽人,主管藥師,研究方向為天然藥物分離純化及制劑工藝。電話:(0) 13809142465。

趙鵬(1977-),男,山西臨猗人,副教授,博士,研究方向為天然藥物分離純化、修飾及制劑工藝研究。電話: (0)15619526266,E-mail:zhaopeng65@sina.com。